第四章 结型场效应晶体管和金属－半导体场效应晶体管,结型场效应晶体管又称 PN 结场效应晶体管，通常用其英文缩写词 JFET（Junction Field Effect Transistor）表示 金属－半导体场效应晶体管又称肖特基势垒栅场效应晶体管，通常用其英文缩写词MESFET（Metal Semiconductor Field Effect Transistor）表示 目前 JFET 和 MESFET 在微波、高速、高功率应用领域占据着重要的地位§ 4.1 JFET 和 MESFET 的结构和工作原理,（1）JFET 的基本结构,1．JFET 和 MESFET 的结构,上图为 N 沟道 JFET 的结构示意图在 N 型半导体的上下两侧各有一个高掺杂的 区，形成上下两个 结，通常称之为栅结N 区两端各做欧姆接触，从其上引出的电极分别称为源极（S）和漏极（D）上下 区表面也做欧姆接触，引出的电极称为栅极（G），大多数 JFET 的上下栅极是连在一起的，因此，JFET 实际上只有三个引出端其中 N 区为电导沟道JFET 的结构参数主要有：沟道长度 、沟道宽度 、沟道厚度 等；工艺参数主要有 N 型沟道区和 型栅极区的掺杂浓度 和 。
2）MESFET 的基本结构,与 JFET 结构类似，MESFET 也有源极（S）、栅极（G）、漏极（D）三个引出端，主要区别是栅结不同JFET 的栅结为 PN 结；而 MESFET 的栅结为金属－半导体接触形成的肖特基势垒（或称肖特基结）目前，半导体材料多选用 GaAs在半绝缘 GaAs 衬底上外延生长一层 N 型 GaAs，然后用蒸发方法一次完成源、漏的欧姆接触和栅肖特基势垒2．JFET 的工作过程,,,（c）漏极电流－电压特性,为了简化说明 JFET 的工作过程，把源极和栅极接地，使漏极电压置于 ，栅端 PN 结为反向偏压忽略源和漏的接触电阻和它们下方的体电阻在这些条件下，在 处，栅 PN 结两边电压为零，但在 处，整个电压 都加在 PN 结上当电流（称为漏极电流或漏电流）从漏极沿沟道流向源极时，由于沟道电阻的存在，从漏极端到源极端沿着整个沟道会产生电位降，即从 处的 下降到 处的零电位结果是，在漏的一端空间电荷区向沟道内扩展得更深些，如图（a）所示当 增加时，沟道的狭口变得更窄，沟道电阻进一步增大随着漏端电压进一步增大，则将会达到如图（b）所示的情况：在 处，空间电荷区连通，且连通区域内的自由载流子全部耗尽，这种现象叫做沟道夹断。
沟道夹断时的漏电压称为饱和漏电压，用 表示夹断后再增加漏电压，夹断点将向源端移动，但由于夹断点电位保持为 ，所以漏电流将不会显著增加，因而电流处于饱和而沟道电阻变得很大漏电流用 表示，饱和漏电流用 表示漏相对地的电流－电压特性如上图（c）所示，其中 称为夹断电压3．JFET 和 MESFET 的分类,无论是 JFET 还是 MESFET，按导电的沟道可分为 N 沟道和 P 沟道型按零栅压（ ）时器件的工作状态分为增强型（常关型）和耗尽型（常开型）增强型指栅偏压为零时，沟道是夹断的，只有外加正向偏压时，才能开始导电耗尽型指栅偏压为零时，沟道是导通的，而欲使沟道夹断，必须给 PN 结施加反向偏压因此 JFET 和 MESFET 均有 4 种类型：N 沟耗尽型、N 沟增强型、P 沟耗尽型和 P 沟增强型1）N 沟耗尽型 JFET,N 沟耗尽型的导电沟道为 N 型，栅极区为 层当 时，已存在导电沟道，沟道电阻小，一旦在漏、源极之间加上电压，就有很大的电流 流过沟道；只有当栅压为负，且高到一定程度时，漏极电流 才截止（所以其夹断电压为负值）。
2）N 沟增强型 JFET,N 沟增强型与 N 沟耗尽型 JFET 的结构基本类似当 时，整个沟道已被栅结空间电荷所占满，全沟道夹断，沟道电阻很大，因此即使在漏、源极之间加上电压，沟道电流 也接近于零（即 N 沟增强型 JFET 为常关型器件）只有当正栅压（ ）高到一定程度时，漏极电流 才开始显著增加，所以其阈值电压是正值3）P 沟耗尽型 JFET,（4）P 沟增强型 JFET,各种类型的 MESFET 有与上述 JFET 相应的特点P 沟耗尽型导电沟道为 P 型半导体，栅极区为 层当栅极电压 时，已存在导电沟道，沟道电阻小，一旦在漏、源极之间加上电压，就有很大的沟道电流 流过沟道；只有当栅压为正，且高到一定程度时，漏极电流 才截止P 沟增强型 JFET 与 P 沟耗尽型 JFET 的结构基本类似当栅极电压 时，整个沟道已被栅结空间电荷所占满，全沟道夹断，沟道电阻很大，因此即使在漏、源极之间加上电压，沟道电流 也接近于零（即 P 沟增强型 JFET 为常关型器件）只有当负栅压（ ）高到一定程度时，漏极电流 才开始显著增加，所以其阈值电压是负值。